Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI hat ein verteiltes Superkanal-Aggregationsschema entwickelt, was einen Ultra-Breitband-Single-Photodioden-Empfang auf Basis einer inhärent polarisationsjustierten Kramers-Kronig(KK)-Trägererzeugung im Empfänger möglich macht. Für optimierte Bedingungen erreichte das System eine Rekordnetzkapazität von 400 Gb/s mit Hilfe von verteilt aggregierten Superkanälen von 3x33 GBd 32QAM Sub-Trägern.
Abb.: Der Kramers-Kronig-Empfänger für schnelle Datenübertragung (Bild: HHI)
Die optische Kommunikationsindustrie wird von der Notwendigkeit angetrieben, leistungsfähige, vereinfachte und kosteneffektive DD-Schemata (Direct Detection) für Systeme mit kurzer Reichweite, wie zum Beispiel Data Center Interconnect (DCI), zu etablieren und zu implementieren. Zur Realisierung dieser Ziele sind innovative Techniken nötig. Im Gegensatz zu anderen DD-Schemata ermöglicht die Single-Polarisations-Kramers-Kronig-Technik den Empfang komplexer Modulationsverfahren mit einer einzigen Photodiode, indem zusätzlich ein Kramers-Kronig-Träger (Carrier) verwendet wird, dessen Polarisation auf das Datensignal ausgerichtet sein muss.
Um eine solche empfängerbasierte Polarisationskontrolle zu vermeiden, wird der KK-Carrier in der Regel am Transmitter generiert. Im Gegensatz zu diesem bereits existierenden Schema haben die Forscher des Fraunhofer HHI ein neuartiges Single-Polarisations-Kramers-Kronig-Empfängerschema entwickelt, das auf der Erzeugung eines inhärent polarisationsjustierten Kramer-Kronig-Trägers im Empfänger basiert. Die Kombination einer verteilten Superkanalaggregation auf Basis der optischen Bustopologie und der Empfänger-basierten KK-Träger-Erzeugung ermöglicht den KK-Empfang von Ultrabreitbandsignalen ohne die Verwendung eines Ultrabreitbandtransmitters.
Die Forscher aggregieren 3x33 GBd Superkanäle, die mehr als 100 GHz Bandbreite bei einer Bruttorate von 495 Gb/s ausnutzen, unter der Verwendung des Bustopologie-Konzepts. In dem Schema wird eine Master-Continous-Wave (CW) aus der Übertragungsstrecke verteilt und sammelt die lokal generierte Sub-Träger (Sub-Carrier, SCs) jedes optischen Knotens entlang der Übertragungsstrecke. Am Empfänger verwendet man einen ähnlichen Knoten, um den KK-Träger zu generieren. Da die Polarisationen des Superkanals und des generierten KK-Trägers durch den State-of-Polarization (SOP) der eingehenden Master-CW bestimmt werden, wird eine automatische Polarisationsausrichtung des KK-Trägers und der Daten erreicht, ohne dass eine zusätzliche Polarisationsjustage erforderlich ist.
Jeder SC im Superkanal wird fehlerfrei empfangen, so dass eine gesamte Nutzlast von 400 Gb/s möglich ist. Dies ist die bisher höchst gemessene Kapazität für den Single-Polarisation-Single-Photodioden-KK-Empfang. Durch die Anwendung dieser Technologie auf optische Netze mit kurzer Reichweite und Metronetzen (z.B. Datacenter Interconnect) lassen sich Kosten und Komplexität der Kommunikationstechnik spürbar reduzieren.
HHI / DE
